Пример 1. Установление вида диаграммы плавкости системы. Начертите диаграмму плавкости системы СаО—SiO2 по следующим данным:
СаО, % О 20 32 49 57 71 75 100
t, °С 1710 1600 1450 1550 1480 2090 2060 2580
Определите состав химических соединений, образующихся при сплавлении этих оксидов.
Решение. По приведенным данным строим диаграмму плавкости, откладывая по оси ординат температуру, а по оси абсцисс содержание SiO2 и СаО в сплаве (в %), причем содержание СаО увеличивается по оси абсцисс слева направо, а для SiO2 — справа налево. Диаграмма плавкости системы SiO2—СаО приведена на рис. 12.
Рис. 12
Два максимума на диаграмме плавкости при 1550 и 2090 °С отвечают химическим соединениям, состав которых следующий:
1550 °С — 49 % СаО и 50 % SiO2;
2090 °С — 71 % СаО и 2050°С 29 % SiO2.
Пример 2. Определение по диаграмме плавкости числа фаз, образующихся при охлаждении сплава определенного состава.
Диаграмма плавкости системы SiO2—А12О3 приведена на рис. 13. Сколько фаз образуется при охлаждении с 2100 до 1800 °С расплава, содержащего 85 % А12О3 и 15 % SiO2. Найдите число степеней свободы при этом.
|
Решение. Сплаву, содержащему 85 % А12О3 и 15 % SiOа, на диаграмме плавкости соответствует ордината АВСDК. Изменение числа фаз и степеней свободы при охлаждении этого расплава рассмотрим в точках .А, В, С, D, К..
В точке А (t = 2100 °С) начинается охлаждение сплава, в точке А — жидкая фаза. Число степеней свободы:
С = К — Ф + 1 = 2—1 + 1 = 2.
Можно произвольно менять состав и температуру расплава.
В точке В (t =1930°С) начинается кристаллизация А12О3, в точке В — две фазы: жидкий расплав и кристаллы А1203. Число степеней свободы:
С = 2—2 + 1 = 1,
т, е. каждой температуре отвечает определенный состав расплава. В точке С (t = 1850 С) начинается и заканчивается кристаллизация эвтектического сплава. В точке С три фазы: жидкий расплав, кристаллы А12О3 и кристаллы эвтектики. Число степеней свободы:
С = 2—3+1 = 0.
Это означает, что температура и составы фаз имеют определенное значение. Изменение температуры влечет за собой изменение состава фазы. В точке D(t = 1800°С) продолжается охлаждение твердых фаз. В точке Dдве фазы — кристаллы А12О3 и эвтектика. Число степеней свободы:
С = 2—2+1 = 1,
т. е, каждой температуре соответствует определенный состав твердых фаз.
328. По следующим данным:
SiO2, % О 6 8 13 16 22 29 100
t, °С 890 800 710 740 716 760 726 1710
начертите диаграмму плавкости для системы PbО — SiO2. Определите состав и формулы химических соединений, образующихся при сплавлении PbО и SiO2. Ответ: SiO2· 2 PbO; SiO2∙ PbO.
329. По диаграмме состояния системы PbО — SiO2 (см. задачу 715) установите, сколько фаз образуется при охлаждении расплава, содержащего 10 % SiO2 и 90 % РbО при температурах (°С): 750, 730, 710 и 600. Определите число степеней свободы при этом. Ответ: 2; 1; 0; 1.
|
| Fе 100% |
Рис. 14.
330. Диаграмма плавкости системы Fе — Si имеет вид (рис. 14). Установите фoрмулу химического соединения, образующегося при сплавлении Fе и Si. Определите содержание жидкой и твердой фаз для 25 кг сплава 70 % Si и 30 % Fе при 1300 °С. Ответ: FeSi; 20,8 кг; 4,2 кг.
331. Рассчитайте массу образовавшейся эвтектики Е (см. диаграмму плавкости задачи 717) при охлаждении 150 г расплава, содержащего 80 % Fе, до полного затвердевания. Ответ: 146,3 г.
332. Постройте диаграмму плавкости для системы SгО — SiO2, если температура плавления SrО 2430 °С, а SiO2 1710 °С. Температуры эвтектик соответственно равны 1588 и 1399 °С. В первой эвтектике содержится 33 % SiO2, а во второй — 57 % SiO2. Образованию химического соединения соответствует минимум на кривой при 1605 °С. В химическом соединении содержится 38 % SiO2. Определите, сколько степеней свободы имеют следующие составы при температурах:
SiO2, % 60 80 90
t, o С 1700 1560 1399
Ответ: 2; 1; 0.
333. По диаграмме плавкости для системы SrО — SiO2(см. задачу 719) установите формулу химического соединения. Рассчитайте массу этого соединения в 1,3 кг сплава, содержащего 60 % SrО. Ответ: SiO2· SrO; 1,26 кг.
334. При сплавлении NаF и А1F3 образуется химическое соединение, содержащее 26 % А1F3. Установите формулу химического соединения и рассчитайте его массу в 650 г сплава, содержащего 80 % NaF. Ответ: AlF3·6 NaF; 500г.
335. Начертите диаграмму плавкости для системы NаС1 — АgС1 на основании следующих данных:
NаС1, %....................... 100 80 60 40 20 О
t, °С, начала кристаллизации. 801 732 669 597 516 455
t, °С, конца кристаллизации. 801 680 576 503 470 455
Определите температуру затвердевания и плавления сплава, содержащего 15 % АgС1. Ответ: 760, 700°С.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Таблица 2.
Таблица вариантов контрольных заданий.
| Номер варианта | Номера задач, относящихся к данному заданию | ||||||||||||
